(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の出力特性や排気特性の悪化を抑制することのできる内燃機関の点火装置を提供する。【解決手段】点火プラグ(9)のピストン(5)への近接時に、中心電極(9b)が設けられる点火プラグ(9)の端部(9a)がシリンダヘッド(3)の内壁(3a)より燃焼室(8)側に突出しないように点火プラグ(9)が移動可能に設けられる。そして、シリンダヘッド(3)の内壁(3a)には、圧縮比が低圧縮比状態である時に、接地電極(3b)の端部(3c)と点火プラグ(9)の中心電極(9b)の端部(9c)とが近接するように、ピストン(5)に向かって延伸し、点火プラグ(9)の中心電極(9b)の側方に向かって屈曲し、点火プラグ(9)の中心電極(9b)の側方に向かって延伸して形成される接地電極(3b)が設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに往復移動可能に配設される点火プラグを備え、圧縮比を可変可能な内燃機関の点火装置において、
前記点火プラグは、前記内燃機関の燃焼室に突出するように形成される中心電極を有し、
前記シリンダヘッドは、端部が前記中心電極の側方に近接するように形成される接地電極を有し、
前記中心電極と前記接地電極との間で放電することを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記点火プラグは、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比である時に、前記中心電極が設けられる前記点火プラグの端部が前記シリンダヘッドの壁面より前記燃焼室側に突出しないように設けられることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】
前記接地電極の前記端部は、前記中心電極側に頂点を有する略円錐状で形成されることを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記中心電極は、前記中心電極の軸方向視で前記接地電極側に頂点を有する略三角形状で形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火装置に関し、特に可変圧縮比機構が適用される内燃機関の点火装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関では、燃費と出力の向上のために内燃機関の運転状態に合わせて圧縮比を可変することのできる可変圧縮比機構が開発されている。例えば、可変圧縮比機構には、シリンダヘッド上部に燃焼室に臨むように配設される点火プラグを、燃焼室方向或いは反燃焼室方向に移動させて圧縮比を可変させるものがある。
しかしながら、このような点火プラグを移動させて圧縮比を可変させる可変圧縮比機構を有する内燃機関では、点火プラグを燃焼室方向或いは反燃焼室方向へ移動させると燃焼室内における電極の位置、即ち混合気に点火する放電位置が圧縮比毎で変化することとなる。
【０００３】
このように圧縮比毎で燃焼室内における電極の位置、即ち放電位置が変化すると、火炎伝播や混合気の燃焼に悪影響を与え、内燃機関の出力特性や排気特性が悪化する虞がある。
そこで、特許文献１のような、中心電極と接地電極との間に電気的に絶縁された中継電極が設けられ、中心電極と中継電極との間と、中継電極と接地電極との間の複数の箇所で放電させる点火プラグを上記可変圧縮比機構を有する内燃機関に適用し、複数の箇所で放電を発生させることで、点火プラグの燃焼室への突出量の変化による火炎伝播や混合気の燃焼への影響を少なくし、内燃機関の出力特性や排気特性の悪化を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-６１３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、上記特許文献１の点火プラグでは、複数の箇所で放電させることができるように、中心電極と接地電極との間に電気的に絶縁された中継電極を設けている。
しかしながら、このような点火プラグを点火プラグの燃焼室方向或いは反燃焼室方向へ移動させて圧縮比を可変させる可変圧縮比機構を有する内燃機関に適用し、複数の箇所で放電させて混合気に点火しても、中心電極と接地電極と中継電極が点火プラグに固定されており、燃焼室内における電極の位置、即ち放電位置が変化することから、火炎伝播や混合気の燃焼に悪影響を与え、内燃機関の出力特性や排気特性の悪化を抑制することは困難である。
【０００６】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、内燃機関の出力特性や排気特性の悪化を抑制することのできる内燃機関の点火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の点火装置では、シリンダヘッドに往復移動可能に配設される点火プラグを備え、圧縮比を可変可能な内燃機関の点火装置において、前記点火プラグは、前記内燃機関の燃焼室に突出するように形成される中心電極を有し、前記シリンダヘッドは、端部が前記中心電極の側方に近接するように形成される接地電極を有し、前記中心電極と前記接地電極との間で放電することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関の点火装置では、請求項１において、前記点火プラグは、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比である時に、前記中心電極が設けられる前記点火プラグの端部が前記シリンダヘッドの壁面より前記燃焼室側に突出しないように設けられることを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の点火装置では、請求項１或いは２において、前記接地電極の前記端部は、前記中心電極側に頂点を有する略円錐状で形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関の点火装置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記中心電極は、前記中心電極の軸方向視で前記接地電極側に頂点を有する略三角形状で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、点火プラグは、内燃機関の燃焼室に突出するように形成される中心電極を有し、シリンダヘッドは、端部が中心電極の側方に近接するように形成される接地電極を有して、中心電極と接地電極との間で放電するようにしている。
このように、接地電極をシリンダヘッドに設けることで、点火プラグが往復移動をしても、燃焼室に対する接地電極と中心電極の間の最小隙間となる部位、即ち、燃焼室に対する放電位置の変化を無くすことができる。
【００１１】
したがって、燃焼室における放電位置が変化しないので、火炎伝播や混合気の燃焼への影響を無くすことができ、内燃機関の出力特性や排気特性の悪化を防止することができる。
また、請求項２の発明によれば、点火プラグを内燃機関の圧縮比が高圧縮比である時に、中心電極が設けられる点火プラグの端部がシリンダヘッドの壁面より燃焼室側に突出しないように設けている。
【００１２】
したがって、内燃機関が高圧縮比である時に、点火プラグが燃焼室内に突出せず、燃焼室内に火炎が伝播しにくい領域を無くすことができ、燃焼室内の混合気を確実に燃焼することができるので、混合気の未燃による出力低下及び排気特性の悪化を抑制することができる。
また、請求項３の発明によれば、接地電極の端部を中心電極側に頂点を有する略円錐状で形成しており、放電のエネルギーを接地電極の端部の頂点に集中させることで、確実に混合気に着火し、混合気を燃焼させることができる。
【００１３】
また、請求項４の発明によれば、中心電極を中心電極の軸方向視で接地電極側に頂点を有する略三角形状で形成しており、放電のエネルギーを中心電極の接地電極側の頂点に集中させることで、確実に混合気に着火し、混合気を燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る内燃機関の点火装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大した断面図であって、高圧縮比状態を示す図である。
【図３】図２の矢視Ｂの拡大図である。
【図４】図１のＡ部の拡大の断面図であって、低圧縮比状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関の点火装置が適用されたエンジンの概略構成図である。また、図２は、図１のＡ部の拡大した断面図であって、高圧縮比状態を示す図である。図３は、図２の矢視Ｂの拡大図である。また、図４は、図１のＡ部の拡大した断面図であって、低圧縮比状態を示す図である。図１中の矢印は、点火プラグの移動方向を示す。即ち、図２は、点火プラグが燃焼室方向に移動し、図４は、点火プラグが反燃焼室方向に移動している状態を示している。
【００１６】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、シリンダヘッド３とピストン５とで形成される燃焼室８に、シリンダヘッド３に吸気ポート１０内に突出するように配設された燃料噴射弁１９より吸気バルブ１４に向け燃料を噴射する４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンである。
図１にはエンジン１の１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が載置されて構成されている。
シリンダブロック２には、シリンダ４が形成されている。そして、シリンダ４内には、上下摺動可能にピストン５が設けられている。そして、ピストン５は、コンロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
【００１８】
燃焼室８は、シリンダヘッド３とシリンダ４とピストン５とで形成されている。
シリンダヘッド３には、燃焼室８に臨むように、図２及び図４のように燃焼室方向と反燃焼室方向に移動可能であって、ピストン５に近接時に点火プラグ９の端部９ａがシリンダヘッド３の燃焼室８側の上方の内壁（本発明のシリンダヘッドの壁面に相当）３ａと同一面を成すように、即ち点火プラグ９の端部９ａがシリンダヘッド３の燃焼室８側の上方の内壁３ａより燃焼室８側に突出しないように点火プラグ９が設けられている。また、シリンダヘッド３の燃焼室８側の上方の内壁３ａには、図１及び図２に示すように、接地電極３ｂが設けられている。そして、シリンダヘッド３には、が燃焼室８からシリンダヘッド３の一側面に向かって吸気ポート１０が形成されており、燃焼室８からシリンダヘッド３の他側面に向かって排気ポート１１が形成されている。そして、シリンダヘッド３には、燃焼室８と吸気ポート１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ１２と、燃焼室８と排気ポート１１との連通及び遮断を行う排気バルブ１３とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３上部には吸気バルブ１２を駆動する吸気カム１４を有した吸気カムシャフト１６と、排気バルブ１３を駆動する排気カム１５を有した排気カムシャフト１７とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３の一側面には吸気ポート１０と連通するように吸気マニホールド１８が接続されている。更にシリンダヘッド３の吸気マニホールド１８が接続された側面には、吸気ポート１０内に突出するように燃料噴射弁１９が設けられている。一方、シリンダヘッド３の吸気マニホールド１８が接続された側面とは反対側の側面には、排気ポート１１と連通するように排気マニホールド２０が接続されている。
【００１９】
接地電極３ｂは、図２及び図４に示すように、ピストン５に向かって延伸し、そして点火プラグ９の後述する中心電極９ｂの側方に向かって屈曲し、さらに点火プラグ９の中心電極９ｂの側方に向かって延伸して形成される。そして、接地電極３ｂは、図４に示すように、点火プラグ９が反燃焼室方向に移動、即ち圧縮比が低圧縮比状態である時に、接地電極３ｂの端部３ｃと点火プラグ９の中心電極９ｂの端部９ｃとが近接するようにシリンダヘッド３に設けられている。また、接地電極３ｂの端部３ｃは、図２及び図３に示すように、中心電極９ｂ側に頂点を有する略円錐状に形成されている。
【００２０】
点火プラグ９は、図１及び図２に示すように、点火プラグ９の燃焼室８側となる端部９ａにピストン５に向かって延伸する中心電極９ｂが設けられている。そして、中心電極９ｂは、図３に示すように、中心電極９ｂの軸方向視で接地電極３ｂ側に頂点を有する略三角形状に形成されている。
燃料噴射弁１９には、図示しない燃料配管を介して燃料噴射弁１９に図示しない燃料タンク内の燃料を供給する燃料ポンプが接続されている。
【００２１】
吸気マニホールド１８の吸気上流端には図示しない吸気管、吸入空気流量を調節する図示しない電子制御スロットルバルブが設けられている。そして、電子制御スロットルバルブには、スロットルバルブの開き度合を検出する図示しないスロットルポジションセンサが備えられている。また、電子制御スロットルバルブの上流側の吸気管には吸入空気流量を検出する図示しないエアフローセンサが設けられているとともに、吸気管の吸気上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。
【００２２】
また、排気マニホールド１８の排気下流端には、図示しない排気管を介して三元触媒等の排気浄化触媒が備えられている。
そして、上記点火プラグ９、燃料噴射弁１９、電子制御スロットルバルブや、点火プラグ９の作動を制御する図示しない作動制御総理等の各種装置は、図示しない電子コントロールユニット（ＥＣＵ）によって、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度や、点火プラグ９の作動量等がそれぞれ制御される。
【００２３】
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の点火装置の作用及び効果について説明する。
図２に示すように、点火プラグ９が燃焼室方向に移動、即ち圧縮比が高圧縮比状態である時に、シリンダヘッド３に設けられる接地電極３ｂの端部３ｃは、点火プラグ９の端部９ａ側の中心電極９ａに近接し、当該近接箇所にて放電して混合気に点火する。また、図４に示すように、点火プラグ９が反燃焼室方向に移動、即ち圧縮比が低圧縮比状態である時に、シリンダヘッド３に設けられる接地電極３ｂの端部３ｃは、中心電極９ａの端部９ｃに近接し、当該近接箇所にて放電して混合気に点火する。
【００２４】
このように、本発明に係る内燃機関の点火装置によれば、接地電極３ｂをシリンダヘッド３の内壁３ａに設けることで、点火プラグ９が燃焼室方向或いは反燃焼室方向に往復移動をしても、燃焼室８に対する接地電極３ｂと中心電極９ｂの間の最小隙間となる近接箇所、即ち、燃焼室８に対する放電位置の変化を無くすことができる。
したがって、燃焼室８における放電位置が変化しないので、火炎伝播や混合気の燃焼への影響を無くすことができ、エンジン１の出力特性や排気特性の悪化を防止することができる。
【００２５】
また、点火プラグ９をエンジン１の圧縮比が高圧縮比状態である時に、中心電極９ｂが設けられる点火プラグ９の端部９ａがシリンダヘッド３の内壁３ａより燃焼室８側に突出しないように設けている。
したがって、エンジン１が高圧縮比状態である時に、点火プラグ９が燃焼室８内に突出せず、燃焼室８内に火炎が伝播しにくい領域を無くすことができ、燃焼室８内の混合気を確実に燃焼することができるので、混合気の未燃による出力低下及び排気特性の悪化を抑制することができる。
【００２６】
また、接地電極３ｂの端部３ｃを中心電極９ｂ側に頂点を有する略円錐状に、そして、中心電極９ｂの端部９ｃを中心電極９ｂの軸方向視で接地電極３ｂ側に頂点を有する略三角形状に形成しており、放電のエネルギーを接地電極３ｂの端部３ｃとの頂点と、中心電極９ｂの端部９ｃの頂点に集中させることで、確実に混合気に着火し、混合気を燃焼させることができる。
【００２７】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
本実施形態では、接地電極３ｂの端部３ｃと中心電極９ｂの端部９ｃを、中心電極９ｂ側或いは接地電極３ｂ側に頂点を有するように形成しているが、これに限定されるものではなく、もちろん、頂点を有さない平面で形成してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン（内燃機関）
３  シリンダヘッド
３ａ  内壁
３ｂ  接地電極
３ｃ  端部
９  点火プラグ
９ａ  端部
９ｂ  中心電極
９ｃ  端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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