WO2003071127A1

WO2003071127A1 - Structure de mise a la terre de bougie d'allumage de moteur, appareil de cablage de mise a la terre, et procede de cablage de mise a la terre

Info

Publication number: WO2003071127A1
Application number: PCT/JP2002/013412
Authority: WO
Inventors: Kiyoshi Kishimoto; Hiroshi Yamashita
Original assignee: Audio-Labo Corporation
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2003-08-28
Also published as: US7124725B2; JP4257908B2; JPWO2003071127A1; NZ534762A; AU2002367687A1; US20050206288A1; AU2002367687B2; KR20040086143A; TW200304259A

Description

明細書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技術分野

この発明は、ガソリンや液化石油ガス（L P G) 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。： 1:技術

ガソリンゃ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、いずれもィグニッシヨンコィ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へッド 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 1 0は、図に示すように、筒状のィンシユレ一タ 1の内部に、その軸に沿つて中心電極 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ィ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。

インシユレ一夕 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 4 bとなっており、この雄ねじ 4 bの部分でもって、自動車ェンジンのシリンダへッド 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 4 b部の下面の開口から、中心電極 2の下端が視いており、外側電極 3は、その雄ねじ 4 b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ヤップ Gである。このスパークギヤップ 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の上端はインシユレータ 1の上端開口に固定された端子ナツト 5に接続されており、その端子ナツト 5に、バッテリのプラス極に接続されたィグニッシヨ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 1 0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へッ FH、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 1 1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 1 0のシリンダへッド 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 4 b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 1 0とェ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 1 0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、シリンダへッド 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、パ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、ェ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、ェ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ツ卜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ツ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ツトに被せると、各接片がそのパネ性によって六角ナツ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ツ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、そのァ一ス部材を六角ナツ卜に被せると、各接片がそのパネ性によって六角ナツ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ツトの周面に係合する係合部と、スパ —クプラグのィンシュレー夕が貫通する開口部と、エンジンのシリンダへ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、スパークプラグがェンジンのシリンダへッドに取り付けられたままの状態で、スパークプラグのィ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ツトに覆い被せてその周面に係合させるだけで良い。

また、ェンジンの種類によっては、スパークプラグがシリンダへ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へ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へ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。

' 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はァ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はァ一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 ) はそれぞれァ一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。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 2 0を装着した状態のスパークプラグ 1 0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 1 0自体、また、そのシリンダへッド 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 1 0に取り付けられたアース部材 2 0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 2 0について説明する。

このアース部材 2 0は、パ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 2 1の側面に帯状の接続部材 2 2がロウ付けで一体化されている。本体 2 1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 2 3が連接されている。六角形の周に沿って隣接する接片 2 3同士には、隙間が設けられており、材質のパネ性とともに、この隙間によって、各接片 2 3が六角形の半径方向に拡開可能となつている。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 2 4が開口されており、その逃がし孔 2 4を介して、キャップ状本体 2 1をスパークプラグ 1 0 のィンシュレータ 1の上端の方から六角ナツト 7に覆い被せて、接片 2 3の部分を六角ナツト 7の周面に係合させるようになつている。

そして、この六つの接片 2 3の一つに、前記した帯状の接続部材 2 2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つている。この帯状の接続部材 2 2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 2 0が、図 1に示すように、シリンダへッド Hに取り付けられたスパークプラグ 1 0に取り付けられている。すなわち、パッテリのプラス極に接続されたィグニッシヨンコイルからの高圧コ一ド C側のキヤップ 6 を取り外した状態のスパークプラグ 1 0に、アース部材 2 0のキャップ状の本体 2 1を被せて、その周縁の接片 2 3の弾性力でスパークプラグ 1 0の六角ナツ卜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 2 0を以上のような形状にして、ハウジング 4の六角ナツト 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 2 0の接続部材 2 2には、アース電線 2 5が接続されており、そのアース電線 2 5の端部がバッテリのマイナス極 1 1に接続されている。ここで、接続部材 2 2はシリンダへッド Hの外側まで引き出されているため、接続部材 2 2 へのアース電線 2 5の配線接続は容易である。

このような構成により、スパークギヤップ 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 2 0、アース電線 2 5を経由して、直接、バッテリのマイナス極 1 1に至るので、スパークプラグ 1 0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、ェ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 1 0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 1 0の頭部がシリンダへッド Hの外側に突出した例を示しているが、スパークプラグ 1 0がシリンダへッド Hの内側深くに埋設され、シリンダへッド 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 2 2はこのシリンダへッド 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 1 0がシリンダへッド 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、シリンダへッド Hがへッドカバー H eを含む構造を示しており、スパークプラグ 1 0は、シリンダへッド Hの内側深くに埋設されている。キャップ 8 は、へッドカパー H eの開口 9からスパークプラグ 1 0の端子ナツト 5までの長さを有する胴部 8 aと、開口 9を覆う傘部 8 bとを備える。この場合、帯状の接続部材 2 2は、図示のように接片 2 3から開口 9とキャップ 8の傘部 8 bとの隙間を通ってシリンダへッド Hのへッドカバー H eの外側まで引き出されるため、この接続部材 2 2へのアース電線 2 5の配線接続は容易に行える。また、アース部材 2 0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 2 0のスパークプラグの六角ナツトの側面に係合させる取り付け形状として、平面視、六角ナツ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 2 3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 2 3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 2 0 ' 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める。

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 2 2を除いた、天板と接片 2 3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 2 3 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ベて、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、この実施形態ではパ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、パ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 1 0のスパークギヤップ 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つて静電位を発生するが、この静電位はスパークギヤップ 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 2 0 によりバッテリのマイナス極 1 1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 1 0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 1 0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ヤップ 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ァース構造、ァース配線装置おょぴアース配線方法は、ガソリンゃ液化石油ガスを燃料とする自動車、船舶や発電機等のェンジンに用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 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ェンジンのシリンダへ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。

2. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ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項記載のェンジンのスパークプラグのアース構造。

3. 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、スパークプラグのィンシュレータが貫通する開口部と、エンジンのシリンダへ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。

4. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ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。

5. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ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。

6. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツトの外周と略同じ寸法形状の正ハ角形の天板を有し、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 S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。

7. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ卜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。

8. 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へ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、

同アース部材とパ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。

9. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ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項記載のェンジンのアース配線装置。

1 0. 前記アース部材が、前記六角ナツトの周面に係合する係合部と、スパークプラグのィンシュレー夕が貫通する開口部と、エンジンのシリンダへ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項記載のェンジンのアス配線装置。

1 1 . 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツ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。

1 2. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツトの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハゥ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ブラグのアース配線装置。

1 3. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツトの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天扳を有し、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 1 0項記載のエンジンのスパークプラグのアース配線装置。

1 4. 前記アース部材が、前記ハウジングの六角ナツトの外周と略同じ寸法形状の正六角形の天板を有し、その中央に前記ハゥ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 1 0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。

1 5. 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ゥジングのねじ部でェンジンのシリンダへ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。