JPWO2003071127A1

JPWO2003071127A1 - エンジンのスパークプラグのアース構造、アース配線装置およびアース配線方法

Info

Publication number: JPWO2003071127A1
Application number: JP2003570001A
Authority: JP
Inventors: 岸本　清; 清岸本; 山下　博; 博山下
Original assignee: AUDIO-LABO CORPORATION
Current assignee: AUDIO-LABO CORPORATION
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: KR20040086143A; US7124725B2; US20050206288A1; WO2003071127A1; NZ534762A; JP4257908B2; AU2002367687A1; AU2002367687B2; TW200304259A

Abstract

スパークプラグの放電性を従来より向上させる。正六角面の各片から接片（２３）を垂下した本体（２１）の前記接片（２３）の一つに帯状の接続部材（２２）をロウ付けしたアース部材（２０）をバネ鋼で形成し、その接続部材（２２）にアース電線（２５）を接続する。六角面に設けた逃がし孔（２４）を介して、本体（２１）をスパークプラグ（１０）のインシュレータ（１）の上端から被せて、接片（２３）の部分を六角ナットの周面に係合させて、アース電線（２５）の端部をバッテリのマイナス極（１１）に接続する。これにより、スパークプラグ（Ｇ）で放電により発生した電荷は、外側電極（３）からハウジング（４）、アース部材（２０）、アース電線（２５）を経て、バッテリのマイナス極（１１）に至るので、スパークプラグ（１０）とシリンダヘッド（Ｈ）の間にゆるみがあっても、また、エンジン本体の構成部材が劣化していても、電荷の流れに影響はないので、放電性の低下を阻止することができる。

Description

技術分野
この発明は、ガソリンや液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料とするエンジンのスパークプラグのアース構造、アース配線装置およびアース配線方法に関する。
背景技術
ガソリンや液化石油ガスを燃料とするエンジンでは、圧縮された混合気を、点火装置によって発生させた電気火花で点火して燃焼させる。点火装置には、接点式（電気式）のものと無接点式（電子式）のものとがあり、いずれもイグニッションコイルにより発生した高電圧によりスパークプラグから電気火花を飛ばして混合気に点火する構造である。
図７（ａ）は、スパークプラグの外観を示したものであり、（ｂ）はその内部構造と同時に、エンジンのシリンダヘッドＨへの取り付け状態を示したものである。
スパークプラグ１０は、図に示すように、筒状のインシュレータ１の内部に、その軸に沿って中心電極２が配設された構造を有し、その中心電極２がインシュレータ１の下端の開口から突出してきている部分と、それに対向する外側電極３の端部との間に、バッテリ（図示せず。）のプラス極とマイナス極との間でイグニッションコイル（図示せず。）により発生させた高電圧を印加することにより、放電を生じさせて、火花を発生させるものである。
インシュレータ１の下半分はハウジング４に収納されており、ハウジング４の下半分の周面は雄ねじ４ｂとなっており、この雄ねじ４ｂの部分でもって、自動車エンジンのシリンダヘッドＨに螺合して取り付けられている。このハウジング４の雄ねじ４ｂ部の下面の開口から、中心電極２の下端が覗いており、外側電極３は、その雄ねじ４ｂの下面の周縁に取り付けられて、その端部が中心電極２の下端と対向している。この外側電極３の端部と中心電極２の端部の対向する隙間が、放電を生じるスパークギャップＧである。このスパークギャップＧの部分はエンジンの燃焼室に臨んでいる。
なお、中心電極２の上端はインシュレータ１の上端開口に固定された端子ナット５に接続されており、その端子ナット５に、バッテリのプラス極に接続されたイグニッションコイルからの高圧コードＣがキャップ６を介して接続されている。
ところで、スパークギャップＧで放電された電荷は、スパークプラグ１０の外側電極３から、ハウジング４を介して、エンジンのシリンダヘッドＨ、エンジン本体やこのエンジン本体を載置する車体フレーム等を経由してバッテリのマイナス極１１に戻るが、このように多くの接点やエンジン本体や車体フレーム等の鉄材を長く通過する状態ではその流れが滞りがちである。
また、スパークプラグ１０のシリンダヘッドＨに対する取り付け部位（前記ハウジング４周面の雄ねじ４ｂの螺合部）に接触不良があったり、エンジン本体に、例えば、本体の構成部材に劣化が生じている、といった導通不良の要因が存在したりすると、電荷の流れが滞るので、放電性が低下する。そして、放電性が低下すると、着火力が弱まるので、燃料の消費率が悪化する。また、エンジンのトルク特性も悪化する。
このような放電性の低下の原因として、まず、前者の、スパークプラグ１０とエンジン本体との間の接触不良については、スパークプラグ１０は、火花を発して混合気が爆発する度に振動を受けるので、次第に、シリンダヘッドＨに対する取り付け部位に緩みが生じてくる。また、後者の、エンジン本体の構成部材は、常に、高温にさらされているので、その劣化は必然的なものである。
そこで、この発明の課題は、自動車エンジンの点火装置における、上記のような放電性の低下を招来する要因を除去して、放電された電荷が効率良く、バッテリのマイナス極に戻るようにすることにあり、そのことによって、燃料の消費率の悪化、エンジンのトルク特性の悪化を阻止することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために、この発明は、アース部材をスパークプラグのハウジングに取り付けて、そのアース部材と、バッテリのマイナス電極とをアース電線で接続するようにしたものである。
このようにしたので、放電によって発生した電荷は、スパークプラグのハウジングからアース部材を介してアース電線を経由して、直接、バッテリのマイナス極に至るので、スパークプラグとエンジン本体の間にゆるみがあっても、また、エンジン本体の構成部材が劣化していても、電荷の流れに影響はないので、放電性の低下を阻止することができる。これにより、着火時の熱効率が従来よりも良くなり、エンジンの燃料消費量およびトルク特性が向上する。
ここで、アース部材を、ハウジングの六角ナットの部分に着脱自在に係合するような取り付け形状をなすものとすれば、アース部材のスパークプラグへの取り付けまたは取り外しは、高圧コードのキャップを外すだけで、簡単に取り付けまたは取り外しできるので、特殊な工具や技量を必要としない。
アース部材が、ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央にハウジングの逃がし孔が設けられており、正六角形の六つの辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしたものとすれば、そのアース部材を六角ナットに被せると、各接片がそのバネ性によって六角ナットの周面に圧着して取り付くようになる。
あるいは、アース部材が、ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央にハウジングの逃がし孔が設けられており、正六角形の六つの辺の一つおきの三辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしたものとすれば、そのアース部材を六角ナットに被せると、各接片がそのバネ性によって六角ナットの周面に圧着して取り付くようになる。
また、アース部材は、ハウジングの六角ナットの周面に係合する係合部と、スパークプラグのインシュレータが貫通する開口部と、エンジンのシリンダヘッドの外側まで引き出される引出部とを有するものであることが望ましい。
これにより、アース部材のスパークプラグへの取り付けは、スパークプラグがエンジンのシリンダヘッドに取り付けられたままの状態で、スパークプラグのインシュレータをアース部材の開口部に貫通させてはめ込み、係合部をハウジングの六角ナットに覆い被せてその周面に係合させるだけで良い。
また、エンジンの種類によっては、スパークプラグがシリンダヘッドの内側深くに取り囲まれた状態にあるが、このアース部材はエンジンのシリンダヘッドの外側まで引き出された引出部を有するため、このようにシリンダヘッドの外側まで引き出された引出部にアース電線を接続することで容易に配線を行うことが可能である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、この実施形態のアース構造の一要素であるアース部材２０を装着した状態のスパークプラグ１０の外観を示し、（ｂ）はアース構造全体を示したものである。対象となるスパークプラグ１０自体、また、そのシリンダヘッドＨへの取り付け形態等、従来技術の説明の際に参照した図７と同じ要素については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図２は、図１におけるスパークプラグ１０に取り付けられたアース部材２０を、それのみを抜き出して示したものである。まず、図２のアース部材２０について説明する。
このアース部材２０は、バネ鋼で形成されており、図２に示すように、キャップ状の本体２１の側面に帯状の接続部材２２がロウ付けで一体化されている。本体２１は、図に示すように、外形が、平面視、正六角形を成すキャップ状のもので、その正六角形の各辺から六角の面に垂直に矩形の接片２３が連接されている。六角形の周に沿って隣接する接片２３同士には、隙間が設けられており、材質のバネ性とともに、この隙間によって、各接片２３が六角形の半径方向に拡開可能となっている。また、この正六角形の面には、その中心と同心の真円の逃がし孔２４が開口されており、その逃がし孔２４を介して、キャップ状本体２１をスパークプラグ１０のインシュレータ１の上端の方から六角ナット７に覆い被せて、接片２３の部分を六角ナット７の周面に係合させるようになっている。
そして、この六つの接片２３の一つに、前記した帯状の接続部材２２がロウ付けで固定されていて、正六角形の面に垂直に立ち上がっている。この帯状の接続部材２２は、図１（ｂ）に示すようにシリンダヘッドＨの外側まで引き出されている。
以上のような形状のアース部材２０が、図１に示すように、シリンダヘッドＨに取り付けられたスパークプラグ１０に取り付けられている。すなわち、バッテリのプラス極に接続されたイグニッションコイルからの高圧コードＣ側のキャップ６を取り外した状態のスパークプラグ１０に、アース部材２０のキャップ状の本体２１を被せて、その周縁の接片２３の弾性力でスパークプラグ１０の六角ナットの周面を押さえ付ける形で、取り付けられている。
このアース部材２０を以上のような形状にして、ハウジング４の六角ナット７部に取り付けるようにしているので、その取り付けまたは取り外しの際は、高圧コードＣのキャップ６を外すだけで、簡単に取り付けまたは取り外しができるので、特殊な工具や技量を必要とせず、便利である。
そして、アース部材２０の接続部材２２には、アース電線２５が接続されており、そのアース電線２５の端部がバッテリのマイナス極１１に接続されている。ここで、接続部材２２はシリンダヘッドＨの外側まで引き出されているため、接続部材２２へのアース電線２５の配線接続は容易である。
このような構成により、スパークギャップＧにおいて放電によって発生した電荷は、外側電極３からハウジング４、アース部材２０、アース電線２５を経由して、直接、バッテリのマイナス極１１に至るので、スパークプラグ１０とエンジンのシリンダヘッドＨの間にゆるみがあっても、また、エンジン本体の構成部材が劣化していても、電荷の流れに影響はないので、放電性の低下を阻止することができる。
こうして、この実施形態のアース構造によれば、従来のような要因によるスパークプラグ１０の放電性の低下が阻止されるので、混合気に対して効率良く着火させることができて、従来よりも、エンジンの熱効率が良くなり、燃料消費率およびトルク特性の向上を図ることができる。
なお、図１（ｂ）ではスパークプラグ１０の頭部がシリンダヘッドＨの外側に突出した例を示しているが、スパークプラグ１０がシリンダヘッドＨの内側深くに埋設され、シリンダヘッドＨに取り囲まれた状態にある場合であっても、帯状の接続部材２２はこのシリンダヘッドＨの外側まで引き出されているものとする。図３は、スパークプラグ１０がシリンダヘッドＨの内側深くに埋設された場合の例を示している。
図３の例は、シリンダヘッドＨがヘッドカバーＨｃを含む構造を示しており、スパークプラグ１０は、シリンダヘッドＨの内側深くに埋設されている。キャップ８は、ヘッドカバーＨｃの開口９からスパークプラグ１０の端子ナット５までの長さを有する胴部８ａと、開口９を覆う傘部８ｂとを備える。
この場合、帯状の接続部材２２は、図示のように接片２３から開口９とキャップ８の傘部８ｂとの隙間を通ってシリンダヘッドＨのヘッドカバーＨｃの外側まで引き出されるため、この接続部材２２へのアース電線２５の配線接続は容易に行える。また、アース部材２０の取り付けまたは取り外しの際にも、キャップ８を外すだけで、簡単に行える。
なお、この実施形態では、発火装置として、電気式のものを取り上げたが、自動車の排ガス規制が進むにつれて、点火装置の信頼性を向上させるため、高性能で寿命の長いトランジスタを用いた電子式点火装置も採用されている中、この発明は電気式のみならず、電子式（トランジスタ）の発火装置のスパークプラグにおいても有効である。
また、この実施形態では、アース部材２０のスパークプラグの六角ナットの側面に係合させる取り付け形状として、平面視、六角ナットの外形と略同じ寸法形状の正六角形の天板の六辺のそれぞれに接片２３を連設した形状にしたが、他に、図４、図５に示すような、接片２３を天板の六辺の一つおきの三辺に取り付けただけのもの（符号２０’を付して示す）にしてもよい。取り付け形状を、このような形状のものにすることにより、先の実施形態のものの場合より、以下に示すような利点がある。
すなわち、前者の六接片のものにつけ後者の三接片のものにつけ、そのような形状のアース部材を作製する際には、まず、最終的に形成される前出の図２や図４のものから接続部材２２を除いた、天板と接片２３だけからなるものを平面に展開した型を材料の板から打ち抜き、その後、各型の天板の各辺から延設された接片２３を各辺との境界線に沿って折り曲げて作製する。その材料の打ち抜きの際、図６（ａ）に示す接片が三つあるものの場合、同図（ｂ）に示す接片が六つのものに比べて、隣接する単位の型同士の間の隙間を小さくして分布させることができるので、材料（資源）を節約することができる、という利点がある。
なお、アース部材の材料の板として、この実施形態ではバネ鋼の板を用いたが、それ以外に、例えばバネ用のステンレス鋼板でもよいし、非鉄金属であれば、バネ用のリン青銅板等を用いることもできる。
ところで、スパークプラグ１０のスパークギャップＧの部分が臨むエンジンの燃焼室内は、燃焼室内への混合気の噴射や圧縮された混合気の摩擦などによって静電位を発生するが、この静電位はスパークギャップＧにより放電を生じさせる際の障害となる。しかしながら、本実施形態のスパークプラグのアース構造では、この燃焼室内で発生した静電位を外側電極３からハウジング４を介してアース部材２０によりバッテリのマイナス極１１まで直接逃がし、速やかに同電位にすることができる。これにより、スパークプラグ１０により放電を生じさせるための本来の電位差をスパークギャップＧに与えることができるため、混合気に対して効率良く着火させることができる。
特に、電子式の発火装置の場合、スパークプラグ１０の中心電極２と外側電極３との間に電子制御によって所定の電位差が与えられるが、燃焼室内に上記静電位が発生すると実際にはこの所定の電位差が与えられないことがある。しかしながら、本実施形態のスパークプラグのアース構造では、上記のように燃焼室内の静電位を速やかに同電位にすることができるため、電子制御によって所定の電位差を速やかに与え、効率良く着火させることができる。
なお、本実施形態におけるアース部材およびアース配線の材料としては、導電率の高い真鍮、銅、銀等を使用するのが望ましい。特に銀は、エンジン本体などに使用される鉄の６倍以上導電率が高く、数倍から数十倍のアース効果が期待できる。そのため、燃焼室内の静電位をさらに速く同電位とし、数倍から数十倍の速さでスパークギャップＧに所定の電位差を与え、効率良く着火させることができる。
以上説明したように、この発明は、上記のように構成したので、スパークプラグの放電性の低下が阻止されて、着火時の熱効率が従来よりも良くなり、エンジンの燃料消費量およびトルク特性が向上する、という効果がある。
産業上の利用可能性
本発明のエンジンのスパークプラグのアース構造、アース配線装置およびアース配線方法は、ガソリンや液化石油ガスを燃料とする自動車、船舶や発電機等のエンジンに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は本発明の実施の形態におけるアース配線装置を取り付けたスパークプラグの外観を示す図、（ｂ）はアース構造全体を示す断面図である。図２はアース部材のみを示す斜視図である。図３は本発明のアース構造全体の別の実施形態を示す断面図である。図４はアース部材の他の実施形態を示したものである。図５は図４のアース部材を三面図で示したものである。図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれアース部材の板採りについて、接片が三つの場合と六つの場合を比較して示した模式図である。図７（ａ）はスパークプラグを外観で示す図、（ｂ）はその内部構造と取り付け形態を示す断面図である。

Claims

中心電極と外側電極の間で放電を起こし、前記外側電極が取り付けられたハウジングのねじ部でエンジンのシリンダヘッドに取り付けられるスパークプラグのアース構造において、
アース部材が、前記ハウジングに取り付けられており、前記アース部材とバッテリのマイナス電極とがアース電線で接続されていることを特徴とするエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの部分に着脱自在に係合するような取り付け形式をなしていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの周面に係合する係合部と、スパークプラグのインシュレータが貫通する開口部と、エンジンのシリンダヘッドの外側まで引き出される引出部とを有することを特徴とする請求の範囲第２項記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第２項記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺の一つおきの三辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第３項記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺の一つおきの三辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のエンジンのスパークプラグのアース構造。
中心電極と外側電極の間で放電を起こし、前記外側電極が取り付けられたハウジングのねじ部でエンジンのシリンダヘッドに取り付けられるスパークプラグのハウジングに取り付けられるアース部材と、
同アース部材とバッテリのマイナス電極とを接続するアース電線と
からなるエンジンのアース配線装置。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの部分に着脱自在に係合するような取り付け形式をなしていることを特徴とする請求の範囲第８項記載のエンジンのアース配線装置。
前記アース部材が、前記六角ナットの周面に係合する係合部と、スパークプラグのインシュレータが貫通する開口部と、エンジンのシリンダヘッドの外側まで引き出される引出部とを有することを特徴とする請求の範囲第９項記載のエンジンのアース配線装置。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第９項記載のエンジンのスパークプラグのアース配線装置。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺の一つおきの三辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のエンジンのスパークプラグのアース配線装置。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のエンジンのスパークプラグのアース配線装置。
前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナットの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハウジングの逃がし孔が設けられており、前記正六角形の六つの辺の一つおきの三辺のそれぞれに接片が連設された形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のエンジンのスパークプラグのアース配線装置。
中心電極と外側電極の間で放電を起こし、前記外側電極が取り付けられたハウジングのねじ部でエンジンのシリンダヘッドに取り付けられるスパークプラグのハウジングにアース部材を取り付け、
同アース部材とバッテリのマイナス電極とをアース電線により接続するエンジンのアース配線方法。