JPS63502232A - 内燃機関の点火プラグの特に予備火花ギヤップとして使用のための火花ギヤップ - 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】 内燃機関の点火プラグの特に予備火花ギャップとして使用のための火花ギャップ 充記頒１ 本発明は、ガスを充てんされた、少なくとも部分的に電気絶縁材料から成り立っ ている１個のハウジングと、向かい合っている、電気伝導性の２個の電極とを有 しており、電極の間において、ある定められた点火電圧の超過の際にガス放電が 行われ、この場合、電極の内の１＠は、他の電極を包囲しており、電極の間に、 環状の空間により両方の電極の間が隔離されている放電室が形成されるようにし ている火花ギャップに関するものである。

ＬｔｆＬ記 この種類の火花ギャップは、例えば、英国特許第５４４゜２６４号から公知とな っている。それは、特に、内燃機関の点火設備において、点火プラグに対する予 備火花ギャップとして使用されている。このような予備火花ギャップにより、内 燃機関の燃焼室内において、点火プラグによるアーク放電、又は、グロー放電の 形成が、阻止されなければならない、その代わりに、単に、高電圧における火花 放電だけが、従って、点火火花のエネルギーの最善の利用尽くしが、達成されな ければならない、これにより、単に、より良好な燃料消費が達成されるだけでは 無く、減少された有害元素の放出、特に、酸化窒素の減少された放出も達成され る。その上、それにより、燃焼困難な混合気も、また、確実に点火され、これよ り、このような点火設備は、特に、環境を清浄にする希薄混合気用内燃機関に対 して使用可能であるようにする。（［＾ｕｔｏｍｏｂｉ１−１ｎｄｕｔｒｉｅ」 、１９７８年、第３巻、第３７−４１ページ記載のＲ，Ｍａｌｙその他の論文を 参照、）このためには、予備火花ギャップそれ自体が、わずかなエネルギーの受 け取りを有し、エネルギーの大部分が、機関の中における燃料混合体の点火のた めに自由な使用に供されることが必要である。このことは、予備火花ギャップの 中の小さな電極間隔を必要とするが、しかしながら、電極の表面を小さく保持す ることが達成されない限りは、火花ギャップが比較的に大きな容量を持つように する。

火花ギャップの容量は、点火プラグのそれよりも、明らかに、より小さくあるべ きであり、これにより、点火電圧の形成の際に、点火コンデンサの充電電圧の主 要部分が、火花ギャップの中に横たわるようにすべきである。それにより、火花 ギャップが、希望に従って、点火プラグの前に、その点火電圧に達することが確 実とされる。

更に、火花ギャップは、１億のオーダの非常に大きな回数のガス放電を、その運 転データを本質的に変えること無しに、固持しなければならない、このことは、 点火電圧の狭い公差が、長い運転期間に渡り、異常に多くの回数のガス放電にお いて、保証することを必要とさせる。

英国特許第５４４．２６４号から公知の火花ギャップは、上述の要求を、単に、 最初の状態において満足させるだけである。より長い運転期間においては、運転 データの許し難い変化を示す。

他の公知の火花ギャップにおいては、放電室が、前記の例におけると同様に、中 心電極を包囲しているソケット状の電極により形成されていない、ヨーロッパ特 許第９９５２２号には、例えば、放電室が、それらの平らな正面によって向き合 っている２個の電極及び電気絶縁ハウジングから形成されている火花ギャップが 記載されている。しかしながら、このような火花ギャップの内燃機関の中への挿 入は、制限されていた。運転データは、一般的な応用に対しては、許し難い変動 及び特に長時間の運転の際に、不十分な安定性を示し外。

電気網、通信設備を、散在的に現れる過電圧に対して保護するための設備及び装 置の公知の避雷針の特徴を、内燃機関に対する火花ギャップに転用するという企 画も、また、最後に現れる問題を解決することはできない。例えば、英国特許第 ５０５，０３５号に記載されている過電圧保護管は、それが、単に、確実に、あ る定められた過電圧に応答するだけであり、また、過電圧保護管が、無論、各応 答に応じて交換されない時には、単に、わずかな、異常に希に生ずるだけである 放電を我慢しなければならいように構成されている。その代わり、非常な回数の 放電の際における特別に狭い公差の維持並びに運転データの安定性は、必要とさ れない、このような過電圧保護管において、放電の際に粉末にされる電極材料の 絶縁体−ハウジングの定められた領域内における沈積を阻止するための提案は、 絶縁を確保することには役立つ。しかしながら、内燃機関に対する火花ギャップ においては、このことは、必要とされる正確に規定された運転データ及び点火特 性・の安定性を、長い運転期間及び非常に多数の放電の際に保証するためには、 十分では無い、このことは、過電圧保護管においては、−最に必要では無かった ものである。

１１列１１ 本発明は、従来技術の上述の欠点を回避し、規定された運転データ、特別な点火 特性を有し、この場合、より長い運転期間においても、また、非常に多くのガス 放電の際においても厳守される従来の公差よりも、より狭い公差が厳守され、こ れにより、火花ギャップが、長い期間の運転においても、内燃機関の中において 機能可能なままであるようにした、特に、内燃機関の点火プラグの予備火花ギャ ップとして使用するための頭書に述べられた種類の火花ギャップを得るという課 題に基礎を置くものである。

本発明によると、この課題は、電極が、両方の電極から形成される環状のすきま が、放電室がち観察されて、ハウジングの電気的に絶縁されている部分がらそら されているように形成され且つ配置されており、また、ガス放電が、環状のすき まから離れている箇所において安定化されるようにして解決される。

の維持及び長い期間の保持が、電気的に絶縁されているハウジング部分の絶縁特 性の広範な維持により可能であるという知見に、基礎を置くものである。放電室 の電気的に伝導性の電極による包囲及びガス放電の放電室の環状のすきまから離 された安定化は、ハウジングの絶縁特性の変動及び変化を広範に阻止する。その 上、各ガス放電の際に強制的に現れる粉末状にされた電極材料のハウジング−絶 縁体の上への沈積は、粉末状にされた材料がそこから出る環状のすきまが、絶縁 体から離されることにより減少される。それ故、沈積は、無論、金属的に伝導性 の部分の上において行われ、沈積が、グロー放電及び場のひずみを生じさせるこ とがある絶縁体の上においては行われず、これにより、運転特性の明白に改良さ れた長時間の安定性が達成される。

ガス放電が、環状のすきまから離されて、ある箇所において始められ、また、電 極の形成及び配置により、ガス放電が、きっちり合わされてこの箇所から流れ去 ることが阻止され、この場合、ガス放電が空間的に安定化され、電極の粉末がそ こで現れるこの箇所が、環状のすきまから、できる限り大きな距離に横たわって おり、また、この環状のすきまにおいて、粉末状にされた材料が放電室から出る ことができるが、しかしながら、転向の後に、わずかな量が、なお、ハウジング −絶縁体の上に到達することができた時は、特に有利である。

放電場所の安定化は、陰極として作られた中心電極の先端部の活性化により、有 利に行われることができ、例えば、低い電仕事関数の物質を含んでいる予備陰極 として形成することにより、有利に行われることができる。電極は、活性化物質 のより大きな場の強さの箇所に隣接するように形成され、これにより、点火が、 続く放電の貫通溝の箇所の直接的に近くにおいて行われるように形成されると、 有利である。規定された点火特性を達成するためには、追加の点火電極、予備電 離、又は、場を安定にする手段が、特に、有利であることが、あり得る。

ゝ　の　ｔ　；　口 以下、本発明を添付図面に記載された実施例に基づいて、詳細に説明をする６図 は 第１図は、第一実施例の縦断面図； 第２図は、第二実施例の縦断面図； 第３図は、第三実施例の縦断面図； 第１図に示された火花ギャップは、電気的に絶縁材料、例えば、セラミック、ガ ラス、又は、陶器製の円筒状、又は、管状のハウジング１の中に、両端部におい て、電気的に伝導性の材料、好適には、純粋の形の、又は、合金としての、銅、 鉄、ニッケル、コバルトのようなガスの含有量の少ない金属製の電極２及び３が 入れられており、この場合、ハウジング１との連結は、公知の様式で、例えば、 金属−セラミック接着により行われる。

電極の一方２は、棒４及び本体５を有する゛中心電極として形成されており、こ の本体５は、その正面側に、低い電子仕事関数の物質製の活性化物質６を有して お゛す、これは、電子放出を援助するが、例えば、アルカリ、又は、アルカリ土 類物質から成り立っている。

他の電極３は、それ４こ対して非対称的に、ボンネット、又は、ソゲット７とし て形成されると共にそれが、中心電極、又は、その棒状の部分４及び本体５を、 ボンネット７と、棒４との間に、単に、環状のすきま８が開いたままであるよう に包囲するように形成され且つ配置されており、すきま８と、放電がその中にお いて行われるボンネット７の内部室７°が、ハウジング１により包囲されている 外部室１０と連通している。

ボンネット状の電極７の端部７′と、棒状の電極４との間の環状のすきま８は、 放電室７°から観察されて、電極板２に向いており、それ故、絶縁体−ハウジン グｌから、そむけられており、これにより、すきま８から出る粉末状にされた電 極材料が、はとんど完全に電極２の上に沈積され、絶縁体１の上には、到達する こと無く、又は、はんの非常に少ない量が、到達するだけであるようにする。電 極ソクット７の外端部フ１は、やや引き込められており、これにより、ここでは 、ハウジング１からの距離が、内部部分７２におけるよりも、より大きいように するが、この内部部分７２は、ハウジング１と共に、そこには、実際上、何らの 沈積も届かないような狭いすきまを形成している。

ハウジング１は、数バール、好適には、１０バ・−ル、例えば、約２０バールの 高圧の窒素、又は、水素などのようなガスを充てんされている。同じ目的で、上 述のガスと、他の電気的に負のガス、例えば、ＳＦ、、種々の炭化水素並びにフ ッ素−塩素一炭化水素とから成る混合体も、使用されること゛ができる。ガスの 充てんの後、ハウジング１は、止め金９により、公知の様式でガス密に閉鎖され る。ガスの種類及び圧力は、火花ギャップが、必要な点火電圧、例えば、２０〜 ３０ｋＶの範囲の圧力を持つように選択される。

陰極として作られた電極本体５の正面は、鋭い角５１が設けられており、一方、 種々の電極部分の残りの角は、丸められている。それにより、先端放電により、 点火が、放出を促進する物質６が設けられており、また、一層の放電が行われる 箇所に直接的に隣接して行われることが、達成される。ガス放電の箇所は、この 手段により確定される。

電箇所において粉末状とされた電極材料は、側底すきま８まで移動することはで きず、それ故、ハウジング１の内壁の上には、到達することはできず、又は、非 常に制限された量が到達することができるだけである。その上、大概は正に帯電 された金属イオンのすきま８から、ハウジング１を通ってすきま８まで達してい る負に帯電されているり示された配置においては、また、蒸発された活性化物質 の。

すきま８から広く離されている電極表面の上への沈積も。

制限されたままであることに注目すべきである。−緒にして、上述の火花ギャッ プは、従来公知の火花ギャップよりも、改善された点火特性及び放電特性の不変 性を示すものである。

この場合、火花ギャップの寸法は、全体としてＣ−の範囲内に横たわっており、 また、放電ギャップの寸法は、ｌの範囲内に横たわっている。選択された高圧ガ スの充てんと共にこのことは１点火プラグとの直列接続の際に、突発的な破壊電 圧が、２５　ｋＶの希望される高い値において確実に保持され、しかしながら１ 点火された放電においては、火花ギャップの放電エネルギーの、はんの小さな部 分が使用されるだけであり、また、エネルギーの残りは、内燃機関燃焼室内にお ける放電のために自由な使用に供されるという結果となる。このようにして、適 切には点火しようとしない燃料混合体も、また、長い運転時間に渡り。

確実に点火される。

第２図は、１個のハウジング１１及び２個の電極１２．１３を有する類似してい る火花ギャップを示すものである。陰極１２は、中心棒１４を有しており、この 中心棒１４は、その正面＠１５に、活性化貯蔵体１６を有している。すなわち、 電極は、予備陰極として形成されている。他の電極１３は、陰極棒１４を包囲し ている円筒状の管１７を有しており、この管１７は。

形成している。この実施例においても、また、すきま１８から離されている活性 化貯蔵体１６の箇所において、ガス放電が安定化されるので、絶縁を劣化させる ことのある粉末とされた電極材料が、すきま１８から出ることが無く、あるいは 、非常にわずかな量が出るだけであり、ハウジング１１の内壁の上に到達するこ とが無く、あるいは、はんのわずかな量が到達するだけである０円筒状の電極管 １７の外面は、１個、又は、多数の段１７°を有しており、これにより。

この実施例においても、また、開放端部１７’における電極のハウジング１１か らの距離は、電極のハウジングからの距離が最小である内部部分１７２における よりも、より大きい、このようにして、あり得るハウジングの内壁に沈積された 少量の材料が、最小の作用を有するだけであるようにする。

ハウジング１１の内壁の上において、金属リング３１が、自由な電位、又は、あ らかじめ選択された電位に対して準備されることができるが、この電位は、場を 安定化させるように作用をし、また、追加して、影にする作用を有することがで きる。ハウジングの内壁の上に、リング状の溝も。

また、有利に存在することができる。

ガスの充てんは、前の実施例におけるのと類似である。

管状の電８ｉ１３には、ガス充てん支管１９が設けられており。

この支管１９は、ガス充てん後、閉鎖され、又は、押しつぶされ、その上に保護 フード２０が取り付けられる。それ故、この火花ギャップの特性及び機能は、！ ＆初に述べられた実施例と同様である。

第３図は、第２図に示された実施例の変形を示すものであるが、この変形におい ては、管状電８ｉ１７と、ハウジング２１の壁１１との間の長い運転時間の際に おける絶縁劣化の。

なおより大きな安全のために、追加の邪魔板３０が設けられている。その代わり に、又は、それに追加して、ハウジング２１は、また、影にする壁要素を有する こともできる。

その外、この実施例においては、ガス充てん支管を欠いている。なぜならば、ガ ス充てんは、それ自体公知の方法で、ハウジング２１の電極２２及び２３への溶 着の際に、高圧室の中において行われることができるからである。

ガス放電ギャップの迅速な且つできる限り正確な点火は、また、火花ギャップの 予備電離によっても行われることができ１例えば、それ自体公知の固体状態、又 は、ガス充てんのためのガス状の混合物の状態で行われることもできるが、しか しながら、あるいは、補助放電により行われることもできる。

火花ギャップの破裂放電電圧の向上のために・ハ′ジング内のガスに、電気的に 負のガスが添加されることもできる。この添加物は、有利には、炭化水素、ハロ ゲン化炭化水素９例えば、フッ素−塩素一炭化水素のような炭化水素、又は、硫 化穴フッ化物がら成り立っている。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガスを充てんされた，少なくとも部分的に電気絶縁材料から成り立っている １個のハウジング（１，１１，２１）と，その間にある予定された点火電圧の超 過の際にガス放電が行われる２個の対向している電気伝導性の電極（２，３，１ ２，１３，２２，２３）とを有しており，この場合，電極の内の１個（７，１７ ）は，他の電極（４，５，１４）を，これらの電極の間に放電室（７０）が形成 されるように包囲しており，放電室（７０）は，両方の電極の間の環状のすきま （８，１８）により閉鎖されている，特に，内燃機関の点火プラグの予備火花ギ ヤップとして使用するための火花ギヤップにおいて，電極（４，５，７，１４， １７）が，次ぎのように、すなわち、両方の電極により形成される環状のすきま （８，１８）が，放電室（７０）から観察されて，ハウジング（１，１１，２１ ）の電気的に絶縁されている部分からそらされていると共にガス放電が，環状の すきま（８，１８）から離れている箇所において行われるように、形成され且つ 配置されていることを特徴とする火花ギヤップ。 ２．一つの電極（７，１７）が，管状に形成されたハウジング（１，１１，２１ ）の１端部の中に挿入され，内部中空室（７０）を有しており，この内部中空室 （７０）の中に，ハウジング（１，１１，２１）の反対端部（２）の中に挿入さ れた他の電極（４，１４）が，突出しており，これにより，環状のすきま（８， １８）が形成されるようにした請求の範囲第１項記載の火花ギヤップ。 ３．一つの電極（１７）が，円筒状の内面を有している管を有しており，また， 他の電極（１４）が，管の内面の直径よりも、より小さな直径を有する円筒状の 外面を有している請求の範囲第２項記載の火花ギヤップ。 ４．内部の中空空間を有している電極（７，１７）の外面が，その外部部分（７ １，１７１）において，それらの内部部分（７２，１７２）よりも，より大きな 距離を，ハウジング（１，１１，２１）の絶縁されている部分から有している請 求の範囲第２又は３項記載の火花ギヤップ。 ５．一つの内部空間を有している電極（７，１７）の外面が，少なくとも１個の 段（１７０）を有している請求の範囲第４項記載の火花ギヤップ。 ６．少なくとも１個の電極（４，５，７，１４，１７）が，放電室（７０）の内 部に，環状のすきま（８，１８）から離されて電子放出を促進する物質（６，１ ６）を設けられている請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の火花ギヤップ。 ７．放出を促進する物質（６，１６）が，貯蔵体として，包囲されている電極（ ５，１４）の先端部のくぼみの中に取り付けられている請求の範囲第６項記載の 火花ギヤップ。 ８．電極（４，５，７，１４，１７，）が，次ぎのように、すなわち、放電室（ ７０）の中における最大の電気的場の強さが，環状のすきま（８，１８）から離 されて，好適には，電子放出を促進する物質（６，１６）の近くにおいて支配す るように、形成され且つ配置されている請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載 の火花ギヤップ。 ９．環状のすきま（８′１８）の近くにおいて，場の安定化のために電気的に伝 導する手段（１０，３１）が設けられている請求の範囲第１〜８項のいずれかに 記載の火花ギヤップ。 １０．環状のすきま（１８）と，ハウジング（２１）との間に，粉末状とされた 電極材料を捕らえるために邪魔板（３０）又は遮へいが設けられている請求の範 囲第１〜９項のいずれかに記載の火花ギヤップ。 １１．放電室（７０）の中に，予備電離のための，例えば，放射性物質の形状の 手段又は補助放電のための手段が設けられている請求の範囲第１〜１０項のいず れかに記載の火花ギヤップ。 １２．ハウジング（１，１１，２１）が，窒素，水素，又は，少なくともこのガ スの一つを含んでいるガス混合体を充てんされている請求の範囲第１〜１１項の いずれかに記載の火花ギヤップ。 １３．ハウジング（１，１１，２１）の中のガスが，電気的に負のガス，好適に は，炭化水素，ハロゲン化炭化水素又は硫化六フッ化物の少なくとも１種の添加 物を含んでいる請求の範囲第１２項記載の火花ギヤップ。 １４．ハウジング（１，１１，２１）の中のガスの圧力が，少なくとも１０バー ルである請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記載の火花ギヤップ。