JPS5871581A - 多点点火式内燃機関 - Google Patents

多点点火式内燃機関

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JPS5871581A
JPS5871581A JP56167919A JP16791981A JPS5871581A JP S5871581 A JPS5871581 A JP S5871581A JP 56167919 A JP56167919 A JP 56167919A JP 16791981 A JP16791981 A JP 16791981A JP S5871581 A JPS5871581 A JP S5871581A
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discharge
electrode
combustion engine
internal combustion
voltage
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JP56167919A
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徳彦 中村
芳昭 柴田
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Toyota Motor Corp
Toyota Jidosha Kogyo KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02Arrangements having two or more sparking plugs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/46Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/462Sparking plugs having two or more spark gaps in series connection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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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】 本発明は多点点火式内燃機関に関する。
ガソリン機関において機関シリンダ内に供給される混合
気を薄くすると燃料消費率が向上するばかシでなく排気
ガス中の有害成分NOx並びにCOを低減することがで
きるのでこのような稀薄燃焼は近年量も好ましい燃焼法
として着目されている。
しかしながら稀薄混合気は本来着火性が悪く、ま九たと
え着火したとしても火炎の伝播速度が遅い九めに燃焼速
度が遅いので稀薄混合気を用いた場合には嵐好な燃焼が
得られないばかりでなく不完全燃焼により燃料消費率が
悪化すると共に未燃HCの排出量が増大するという問題
がある。このような問題を解決するために点火エネルギ
を増大せしめえり、或いは点火栓電極の放電間隙を広げ
ることが考えられるがこれらの方法は着火性の向上に対
して効果が認められるものの火炎伝播速度を速めること
に対してはほとんど効果がない、一方、火炎伝播速度を
速める丸めに稀薄混合気に強力な乱れを与えることが考
えられるが乱れが強すぎると点火栓によって着火された
火炎が吹き消え、斯くしてさほど強力な乱れを稀薄混合
気に与えることができない。
一方、燃焼速度を速めるために、複数個の電極片を互に
間隔を隔てて一列に整列配置して隣接する各電極片端部
間に放電間隙を形成し、電極片群の両端電極片間に電圧
を印加してこれらの両肩電極片間に形成され走置列配置
の複数個の放電間隙に放電アークを発生せしめるようK
した多点点火式内燃機関が実開昭49−42322号公
報に記載されている。この多点点火式内燃機関では火炎
伝播速度が従来と同じであっても同時に多数の箇所から
燃焼が開始されるので燃焼室内の全稀薄混合気の燃焼が
完了するまでの時間が短かくなり、従って燃焼速度を速
めることができる。しかしながらこの多点点火式内燃機
関では電極片を単なる棒状の電極片から構成し、各電極
片間に形成され走置列配置の複数個の放電間−にアーク
を発生せしめるようにしているのでアーク発生のために
電極片群の両端電極片間に印加すべき電圧が極めて大き
くなってしまうという問題がある。
本発明は極めて小さな電圧でもって直列配置の複数個の
放電間隙にアークを発生せしめることができるようにし
た多点点火式内燃機関を提供することにある。
以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図並びに第3図を参照すると、1はシリンダブロッ
ク、2はシリンダプロ、り1内で往復動するピストン、
3は平板状のス(−サ4を介してシリンダゾロ、りl上
に固締された7リンメヘツド、5はス(−サ4とシリン
ダプロ、り1間に挿着され九ガスヶ、ト、6はス(−サ
4とシリンダヘッド3関に挿着されたガスケット、7は
シリンダヘッド3とピストン2間に形成されたつ、ツジ
盟燃焼室、8は吸気弁、9は吸気ポートを夫々示す、第
1図並びに第3図に示されるようにス(−サ4は合成樹
脂材料からなる絶縁グレー)4mと、金属材料からなる
複数個のディスク状グレー)4bとにより構成される。
絶縁グレー)4mは各気筒に対して個々に形成された複
数個の円孔10を有し、各金属グレー)4bは対応する
円孔10内に嵌着固定される。第3図かられかるように
金属グレー)4bは絶縁プレー)4mとほぼ等しい厚み
を有し、更に各金属グレー)4bはピストン2よりも大
きな外径を有する。tた、各金属グレート4bはガスケ
ット5.6の周縁部を覆う金属枢図示せず)を介してシ
リンダヘッド3並びにシリンダブロック1&C電気的に
接続される。金属デレー)4にはその中央部に長円形を
なす開孔11を有し、とO開孔11内にはその周辺方向
に所定の間隔を隔てて複数個の丁字形をなす電極12.
13.14.15.16と一対のL字形をなす電極17
.18とが配置される。これらの丁字形電極12.13
.14.15.16と5字形電極17.18は第1の電
極群を構成する。一方、この第1電極群と反対側の円孔
11内にもその周辺方向に所定の間隔を隔てて複数個の
丁字形をなす電極20.21.22.23.24と一対
のL字形をなす電極25.26が配置され、これらの電
極20.21 。
22.23.24.25.26は第2の電極群を構成す
る。このように各気筒O金属グレー)4b上には夫々第
1電極群と第2電極群が設けられる。
これらの第1電極群と第2電極群とは同様な配置および
構成を有しており、従って以下第1電極群のみについて
説明する。
第1図から第3図を参照すると、金属プレート4b内に
は開孔11から金属グレー)4bの外周面に向けて延び
る複数個の貫通孔28.29.30.31.32が形成
され、これらの貫通孔28.29.30.31.32内
には夫々丁字形電極を担持する筒状の絶縁体33が挿入
される。各筒状絶縁体33並びに丁字形電極は同様な構
造を有しており、従って第2図を参照して丁字形電極1
4について説明する。第2図を参照すると貫通孔30は
開孔11内に開口する小径部30aと、金属グレート4
bの外周面に開口する大径部30bとを有し、これら小
径部30&と大径部30b間には環状円錐面からなる段
部30eが形成される。一方、湾状絶縁体33は小径部
30a内を延びる小径部33mと、大径部30b内を延
びる大径部33bとを有し、小径部33mと大径部33
b間には環状円錐面からなる段部33cが形成される。
これら貫通孔30の段部30eと筒状絶縁体33の段部
33@間には環状のガスケット34が挿入される。筒状
絶縁体33の小径部33mは開孔11内に突出し、一方
大径部33bは貫通孔300大径部30b内に没入して
いる。貫通孔30の大径部30bの内周面上には内ねじ
山35が螺設され、この内ねじ山35にねじ36が螺着
される。一方、丁字形電極14は電極片Aと、電極片A
の中心部から電極片Aに対して直角方向に延びる導体片
Bと、導体片Bの開放端に一体形成された膨大部Cとに
より構成される。筒状絶縁体33はその中心部に中心孔
37を有し、この中心孔37内を導体片Bが貫通する。
また、この中心孔37は外端部に拡大部38を有し、こ
の拡大部38の奥部KT丁字形電極4の膨大部Cが位置
する。中心孔拡大部38は、例えばガラスのような電気
絶縁材料39によって充填される。
筒状絶縁体33はセラミックから形成され、丁字形電極
14の導体部Bおよび膨大部Cは筒状絶縁体33ン成形
する際に筒状絶縁体33内に埋込まれる。このとき同時
に中心孔拡大部38が形成される。次いでこの中心孔拡
大部38内にガラス粉を充填してガラス粉が溶融するま
で筒状絶縁体33を加熱し、次いで冷却すると第2図に
示すように中心孔拡大部38はガラス39によりて充填
されることになる。次いで筒状絶縁体33を貫通孔30
内に挿入してねじ36を締付けると筒状絶縁体33は貫
通孔30内に固定保持される。筒状絶縁体33と貫通孔
30の段部30e間にはガスケット34が嵌着されてい
るので燃焼ガスが貫通孔30を介して吹き抜けるのを阻
止することができる。
第1図に示されるように各丁字形電極12.13.14
.15.16の、電極片Aは開孔11の周辺方向に互に
間隔を隔てて一列に整列配置される。従って各電極片A
間には放電間隙Kが形成される。
丁字形電極12の電極片AK隣接し九り字形電極17は
金属グレー)4bを貞通し、次いで絶縁プレー)4mを
貫通して絶縁グレート4mの外4]K固定された端子4
0に接続される。L字形電極iは開孔11内に突出する
先端部を除いて絶縁体0によって包囲され、熾子40に
は高電圧が印加される。一方、丁字形電極16の電極緯
入に隣接した5字形電極18は金属グレー)4bに固定
され、従ってこの5字形電極18は金属グレー)4bを
介してシリンダヘッド3並びにシリンメブロックIK接
地される。放電させる丸めの高電圧は5字形電極17と
5字形電極18との間に印加され、この高電圧によって
各電極片A間に形成され走置列配置の放電間隙KKアー
クが発生することになる。
放電間9にはコンデンサとみなすことができ、従って従
来のように放電間隙が直列接続されている場合には放電
間隙を第4図のように表わすことができる。一対の直列
配置され九放電閲隙に1即ちコンデンサqおよびCsに
高電圧V・が印加されると各コンデンサC,、c、の両
端に表われる電圧V3、v3は次のようになる。
ここで(1x= C,とすると上式は次のようKなる。
v1=v・/2 V、=V・/2 ここで各放電間隙において放電が行なわれる放電電圧を
VsとするとV・=2Va となる、即ち、第4図に示
す場合には放電電圧v1の2倍の高電圧V・を印加しな
いと各放電間隙においてアークが発生しないととKなる
一方、本発明では第3図に示されるように各丁字形電極
12.13.14.15.16の導体片B並びに膨大部
Cは筒状絶縁体33によって包囲され、更にこの筒状絶
縁体33は金属グレー)4bによって包囲されているの
で導体片Bと金属グレート4bit11にはコンデンサ
が形成される。このコンデンサをCsとすると放電間隙
が2個の場合には第5図のように表わすことができる。
一対の直列配置され九放電関隙に1即ちコンデンサー、
CIに高電圧V・が印加されると各コンデンサc11C
Iの両端に表われる電圧v!、vsは次のよう(なる。
ここでCl−Clとし、C3がC1、CIの10倍11
度の容量を有する、即ちCI−10Cs昭100゜とす
ると上式は次のようKなる。
ここで各放電間隙において放電が行なわれる放電電圧を
V−とするとコンデンfCsで示される放電る放電間1
1において放電するOK必要な高電圧V・はW@”12
V−となる。従って高電圧V・がiよりもわずかばかり
高くなると放電間隙Ctにおいてアークが発生し、この
とき放電間II Cmは絶縁状態に保持される@第6図
は第1図の第1電極群を図解的に示している。第6図に
おいて放電電圧V―よりもわずかに大きな高電圧V・が
L形電極17に印加されると放電間隙KI において放
電が行なわれる。放電間* K tにおいて放電が行な
われると放電間−に1は導通状態となる九めに電流が丁
字形電極12の容量の大きなコンデンサCsに流れ込み
、丁字形電極12の電極片Aの電圧はV@tで上昇する
。このように丁字形電極12の電極片Aの電圧がVs 
tで上昇すると今度は放電間隙Ksにおいて放電が行な
われる。このように放電電圧Vaよりもわずかばかり大
きな高電圧v。
を印加すれば放電間t!IKt 、Kl・・・K・にお
いて順次放電が行なわれることになる。上述のように放
電電圧より本わずかばかシ大きな電圧V・で放電を起こ
させるためにはコンデンサC3の容量を各放電間vIi
、Kt % Kl・・・K・の容量エサt1例えば少く
と410倍1!度大きく−j−6必要がある。コンデン
サCsの容量は筒状絶縁体33の肉厚に反比例し、金属
グレー)4b内にある導体片Bの長さく比例する。放電
電圧よシもわずかばかり太きな電圧V・で放電を起こさ
せるためには筒状絶縁体33の肉厚が2−以下で、かつ
金属プレート4b内にある導体片Bの長さが10−以上
であることが必要である。なお、コンデンtCSが放電
するのを阻止するために筒状絶縁体33は誘電率の大き
な材料から形成する必要がある。また、電極の消耗を少
なくする丸めに各電極12.13.14.15.16.
17.18の先端部には白金チップを取付けることが好
ましい。
第7図に示す実施例ではス(−サ4が一個の矩形開孔5
0を有し、との開孔50内に金属グレー)4bが嵌着さ
れる。金属グレー)4b上には各気筒に対して夫々開孔
11が形成され、これら開孔11内に第1電極群と第2
電極群が配置される。
また、スペーサ4全体を金属プレートから形成すること
もで自る。
以上述べたように本発明によれば1個の放電間隙に放電
を生じさせるのく必要な放電電圧よりもわずかばかり嵩
い電圧でもって直列配置され九多数個の放電間1!IK
放電を生じさせることができる。
また、直列配置された放電間隙に放電を生じさせるのに
必要な電圧は放電間隙の個数を増大してもさほど変化し
ないので従来に比して更に放電間隙の個数を増大できる
という利点がある。更に、丁字形電極の導体片と、それ
を包囲する金属グレート関においてコンデンサを形成す
るようにしているのでコンデンサの容量を大きくするこ
とができるという利点4ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は絶縁グレートの一部断面平面図、第2図は第1
図の一部拡大平面断面図、第3図は第1図の金属グレー
トを具えた内燃機関の側面断面図、第4図は従来の放電
作用を説明するための図、第5図は本発明による放電作
用を説明する丸めの図、第6図は本発明による放電電極
の等価回路を示す図、第7図はスペーサの別の実施例の
平面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃焼室内壁面上に複数個の電極片を互に間隔を隔てて一
    列に整列配置して隣接する各電極片端部間に放電間隙を
    形成し、上記の整列配置した電極片群の両端電極片間に
    電圧を印加して諌両端電極片間に形成され走置列配置の
    複数個の放電間隙に放電アークを発生せしめるようKし
    た多点点火式内燃機関において、上記の各電極片に夫々
    導体片を接続すると共に該導体片を筒状の絶縁体によっ
    て包囲し、シリンダへ、ドとシリンダプロ、り間に挿入
    された金属グレート内に該筒状絶縁体を挿入して上記導
    体片と金属グレート間にコンデンサを形成するようKし
    九多点点火式内燃機関。
JP56167919A 1981-10-22 1981-10-22 多点点火式内燃機関 Pending JPS5871581A (ja)

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