(57)【要約】【課題】燃焼室内の混合気の燃焼速度を上昇させることができることで、内燃機関の出力および燃費を向上させることができる内燃機関の点火装置を提供する。【解決手段】放電用の電極７ａが燃焼室６内に臨むように配置された点火プラグ７と、各々の表面に絶縁凸部８ａおよび導電部８ｂを有し、隣り合う各々の導電部８ｂ、８ｂ間において、放電による点火を生じさせるための複数の点火玉８と、複数の点火玉８を、点火時に少なくとも、燃焼室６内に存在させるように保持するケージ９と、を備え、点火時において、点火プラグ７の電極７ａとこれに最も近い点火玉８Ａの導電部８ｂとの間に、放電による点火を生じさせるとともに、放電に伴い、複数の点火玉８のうちの隣り合う点火玉８、８同士の導電部８ｂ、８ｂ間に、かつ、燃焼室６内に散在した状態で、放電による点火を生じさせる。【選択図】図１
2013024189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内の混合気を燃焼させるために、当該燃焼室内において放電による点火を生じさせる内燃機関の点火装置であって、
放電用の電極が前記燃焼室内に臨むように配置された点火プラグと、
各々の表面に絶縁部および導電部を有し、隣り合う各々の導電部間において、放電による点火を生じさせるための複数の点火用部材と、
これらの複数の点火用部材を、前記点火プラグによる点火時に少なくとも、前記燃焼室内に存在させるように保持する保持手段と、
を備え、
前記点火プラグによる点火時において、当該点火プラグの電極と前記複数の点火用部材のうちの前記電極に最も近い点火用部材の導電部との間に、放電による点火を生じさせるとともに、その放電に伴い、前記複数の点火用部材のうちの隣り合う点火用部材同士の導電部間に、かつ、前記燃焼室内に散在した状態で、放電による点火を生じさせることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記複数の点火用部材の各々は、球状に形成されており、
当該各点火用部材は、
前記絶縁部として、絶縁材料で構成され、表面に突設された複数の絶縁凸部と、
前記導電部として、導電材料で構成され、前記複数の絶縁凸部よりも所定高さ凹んだ状態で、表面の前記複数の絶縁凸部以外の部分に設けられた導電部と、
を有してい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】
前記複数の点火用部材は、隣り合う点火用部材同士が接合した状態で、一体に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記複数の点火用部材のうちの隣り合う点火用部材同士の導電部間の距離が、前記点火プラグによる点火時に当該点火プラグの電極とこれに最も近い点火用部材の導電部との距離よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダの上部を閉塞するとともに前記ピストンとの間に前記燃焼室を画成するシリンダヘッドと、を有しており、
前記保持手段は、網目状に構成されるとともに前記ピストンの上面に取り付けられ、内側に前記複数の点火用部材を収容した状態で保持するケージを有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項６】
前記ケージは、前記ピストンに着脱自在に取り付けられており、
前記複数の点火用部材は、前記ケージが前記ピストンから取り外された状態で、当該ケージに収容される数が変更可能であることを特徴とする請求項５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、内燃機関の燃焼室内の混合気を燃焼させるために、当該燃焼室内において放電による点火を生じさせる点火装置に関し、特に、点火時に多数の点火を生じさせる内燃機関の点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、点火時に複数の点火を生じさせる内燃機関の点火装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この点火装置は、燃焼室に上方から挿入された中心電極を有する点火プラグと、ピストンの上端部に取り付けられ、上方の燃焼室側に開放する凹部を有するセラミック製の絶縁碍子と、この絶縁碍子の凹部内の上端付近に固定され、その凹部の内側面に沿って配置された点火プラグ用電極および複数の点火用電極などを備えている。点火プラグ用電極は、白金などの貴金属で構成される一方、各点火用電極は、酸化銅などの半導体物質で構成されている。また、点火プラグ用電極および複数の点火用電極は、互いに所定間隔に設定された火花ギャップを隔てて、平面形状がほぼリング状になるように配置されている。
【０００３】
このように構成された点火装置では、内燃機関が圧縮行程から燃焼行程に移行する際、ピストンが上死点に達する直前に、点火プラグに高電圧が印加されることにより、点火プラグの中心電極と点火プラグ用電極との間の火花ギャップにおいて放電が生じる。また、この放電に伴い、点火プラグ用電極とこれに隣接する点火用電極との間、および互いに隣接する点火用電極同士の間の複数の火花ギャップにおいて火花放電が生じるとともに、各点火用電極の表面において沿面放電が生じる。すなわち、これらの放電による火花により、燃焼室内において、単一の点火プラグによる一般的な１点点火の場合よりも点火数が多い、いわゆる多点点火が生じる。そして、この多点点火により、燃焼室内の圧縮された混合気が着火され、燃焼する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の点火装置では、燃焼室内において多点点火を生じさせるので、１点点火の場合よりも、混合気に対する着火性を高めることが可能である。しかし、上記の点火装置では、絶縁碍子に固定された点火プラグ用電極および複数の点火用電極はいずれも、ピストンに取り付けられた絶縁碍子に固定されているため、点火時に電極間に生成される初期の火炎（火炎核）の熱エネルギーが、上記の電極を介して、絶縁碍子やピストンに奪われることで、火炎の生成速度が低下することがある。また、上記の電極はいずれも、絶縁碍子の凹部内の同一の高さに配置されているので、電極付近で生成された火炎が、燃焼室内の天井面や絶縁碍子の凹部内の底面まで伝播するのに時間がかかり、そのため、燃焼室内の大部分の混合気の燃焼が完了するまでの時間としての燃焼速度を、十分に上昇させることができない。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼室内において、多数の点火を散在した状態で生じさせることができることによって、混合気の燃焼速度を上昇させることができ、それにより、内燃機関の出力および燃費を向上させることができる内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。
【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に係る発明は、内燃機関２の燃焼室６内の混合気を燃焼させるために、燃焼室内において放電による点火を生じさせる内燃機関の点火装置１であって、放電用の電極（実施形態における（以下、本項において同じ）中心電極７ａ）が燃焼室内に臨むように配置された点火プラグ７と、各々の表面に絶縁部（絶縁凸部８ａ）および導電部８ｂを有し、隣り合う各々の導電部間において、放電による点火を生じさせるための複数の点火用部材（点火玉８）と、これらの複数の点火用部材を、点火プラグによる点火時に少なくとも、燃焼室内に存在させるように保持する保持手段（ケージ９およびピストン４）と、を備え、点火プラグによる点火時において、点火プラグの電極と複数の点火用部材のうちの電極に最も近い点火用部材（最接近点火玉８Ａ）の導電部との間に、放電による点火を生じさせるとともに、その放電に伴い、複数の点火用部材のうちの隣り合う点火用部材同士の導電部間に、かつ、燃焼室内に散在した状態で、放電による点火を生じさせることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の点火装置では、各々の表面に絶縁部および導電部を有する複数の点火用部材が、保持手段によって、点火プラグによる点火時に少なくとも、燃焼室内に存在するように保持される。また、点火プラグによる点火時において、その点火プラグの電極とこれに最も近い点火用部材の導電部との間に、放電による点火が生じる。加えて、その放電に伴い、隣り合う点火用部材同士の導電部間に、かつ、燃焼室内に散在した状態で、放電による点火が生じる。このように、内燃機関の燃焼室内の混合気を燃焼させる際に、その燃焼室内において、多数の点火が散在した状態で生じるので、１点点火による場合に比べて混合気の着火性を高めることができるとともに、前述した従来の点火装置に比べて混合気の燃焼速度を上昇させることができ、それにより、内燃機関の出力および燃費を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の点火装置において、複数の点火用部材の各々は、球状に形成されており、各点火用部材は、絶縁部として、絶縁材料で構成され、表面に突設された複数の絶縁凸部８ａと、導電部として、導電材料で構成され、複数の絶縁凸部よりも所定高さ凹んだ状態で、表面の複数の絶縁凸部以外の部分に設けられた導電部８ｂと、を有していることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、球状に形成された各点火用部材の表面には、前記絶縁部として、絶縁材料で構成された複数の絶縁凸部が設けられるとともに、これらの絶縁凸部以外の部分に、導電材料で構成された導電部が設けられている。また、各点火用部材の導電部は、絶縁凸部よりも所定高さ凹んだ状態で設けられている。これにより、隣り合う点火用部材が互いに接する場合、具体的には、両点火用部材の絶縁凸部同士が接したり、一方の点火用部材の絶縁凸部と他方の点火用部材の導電部とが接したりする場合、隣り合う点火用部材の導電部同士が接することがなく、それらの導電部間に隙間が生じる。したがって、上記のように構成された点火用部材により、隣り合う点火用部材同士の導電部間に、放電用の隙間を確保でき、複数の点火用部材のうちの隣り合う点火用部材同士の導電部間において、放電による点火を容易に実現することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の点火装置において、複数の点火用部材は、隣り合う点火用部材同士が接合した状態で、一体に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、複数の点火用部材が一体に構成されているので、各点火用部材が個別に移動することがなく、それにより、内燃機関の運転中において、点火用部材同士が衝突することなどによる騒音の発生を防止することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の点火装置において、複数の点火用部材のうちの隣り合う点火用部材同士の導電部間の距離が、点火プラグによる点火時に点火プラグの電極とこれに最も近い点火用部材の導電部との距離Ｗよりも小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、隣り合う点火用部材同士の導電部間の距離が、点火時に点火プラグの電極とこれに最も近い点火用部材の導電部との距離よりも小さいので、点火プラグの電極とこれに最も近い点火用部材の導電部との間で放電を生じさせるよう、点火プラグに印加すべき電圧の条件などを設定することにより、点火時において、隣り合う点火用部材同士の導電部間の放電を確保することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の点火装置において、内燃機関は、シリンダ３内を摺動するピストン４と、シリンダの上部を閉塞するとともにピストンとの間に燃焼室を画成するシリンダヘッド５と、を有しており、保持手段は、網目状に構成されるとともにピストンの上面に取り付けられ、内側に複数の点火用部材を収容した状態で保持するケージ９を有していることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、シリンダ内を摺動するピストンの上面に、網目状に構成されたケージが取り付けられ、そのケージの内側に、複数の点火用部材を収容した状態で保持する。したがって、内燃機関の圧縮行程において、ピストンがシリンダヘッドに向かって上昇することにより、ケージの内側に保持された複数の点火用部材を、点火時に燃焼室内に存在させることができ、それにより、複数の点火用部材による多点点火を容易に実現することができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関の点火装置において、ケージは、ピストンに着脱自在に取り付けられており、複数の点火用部材は、ケージがピストンから取り外された状態で、ケージに収容される数が変更可能であることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、ケージをピストンから取り外し、その状態で、ケージに収容される点火用部材の数を変更することが可能であるので、点火用部材の数を増減することにより、その増減した点火用部材の体積分、燃焼室の容積が増減し、それにより、内燃機関の圧縮比の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による点火装置を適用した内燃機関の一部を、点火装置を中心として示す図であり、（ａ）は点火時の状態、（ｂ）はピストンが上死点に位置する状態を示している。
【図２】（ａ）は点火玉の外観を拡大して示す図、（ｂ）は点火玉の表層部の断面の一部を拡大して示す図である。
【図３】点火プラグの電極とその周囲の点火玉との関係を説明するための図である。
【図４】図３に対応し、点火時における放電のイメージを示す図である。
【図５】隣り合う点火玉同士の導電部間における放電のイメージを示す図である。
【図６】点火による燃焼室内の火炎伝播のイメージを示す図であり、（ａ）は多点点火による火炎伝播、（ｂ）は一般的な１点点火による火炎伝播を示している。
【図７】（ａ）は点火玉の数と燃焼室容積との関係を示すグラフ、（ｂ）は点火玉の数と圧縮比との関係を示すグラフである。
【図８】所定の運転条件により、互いに同一の点火時期で多点点火および１点点火を実行したときの燃焼特性の試験結果であり、クランク角度に対する熱発生率の推移を示している。
【図９】所定の運転条件により、最適点火時期ＭＢＴが得られるように、多点点火および１点点火を実行したときの燃焼特性の試験結果であり、クランク角度に対する熱発生率の推移を示している。
【図１０】多点点火および１点点火を実行したときの負荷特性の試験結果であり、正味平均有効圧力ＢＭＥＰと正味燃料消費率ＢＳＦＣの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態による点火装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）２の一部を、点火装置１を中心として示している。このエンジン２は、例えば車両用の直列４気筒タイプのガソリンエンジンであり、４組のシリンダ３およびピストン４（図１では１組のみ図示）を備えている。４つのシリンダ３の上部には、各シリンダ３の開放した上面を閉塞するシリンダヘッド５が取り付けられており、各シリンダ３のピストン４との間に一つずつ、合計４つの燃焼室６（図１では１つのみ図示）が画成されている。また、シリンダヘッド５には、各燃焼室６に一つずつ対応し、合計４つの点火プラグ７（図１では１つのみ図示）が取り付けられている。さらに、図示は省略するが、シリンダヘッド５には、吸気ポートおよび排気ポートが形成されるとともに、それらをそれぞれを開閉するための吸気バルブおよび排気バルブが設けられている。
【００２１】
なお、各組のシリンダ３およびピストン４に設けられた点火装置１は、いずれも同じ構成であるので、以下の説明では、一組のシリンダ３およびピストン４に設けられた点火装置１を中心に説明するものとする。
【００２２】
点火装置１は、点火プラグ７と、ピストン４上に設けられ、多数の点火を生じさせるための多数（例えば４０個）の点火玉８（点火用部材）とを備えている。点火プラグ７は、中心電極および外側電極を有する一般的な点火プラグと異なり、外側電極が省略されたものであり、シリンダヘッド５にねじ込まれることによって取り付けられ、その中心電極７ａ（電極）が、燃焼室６内に上方から臨むように配置されている。
【００２３】
一方、各点火玉８は、図２（ａ）に示すように、所定の直径Ｌ（例えば５〜１０ｍｍ）を有する球状に形成されている。点火玉８の大部分は、例えばセラミックスなどの電気的な絶縁材料で構成され、同図（ａ）および（ｂ）に示すように、点火玉８の表層部には、外方に突出した多数（例えば５０〜７０個）の絶縁凸部８ａ（絶縁部）が形成されるとともに、これらの絶縁凸部８ａ以外の部分に、所定の導電材料（例えばプラチナ、ロジウムまたはパラジウム）で構成された導電部８ｂが設けられている。
【００２４】
絶縁凸部８ａは、所定の直径Ｄ（例えば１〜２ｍｍ）および高さＨ（例えば０．２ｍｍ）を有する円柱状に形成されている。また、隣接する絶縁凸部８ａ、８ａ同士は、ほぼ等間隔を隔てて配置されている。一方、導電部８ｂは、絶縁凸部８ａの高さＨよりも低い所定の厚さＴ（例えば０．１ｍｍ）を有しており、すべての絶縁凸部８ａを除く、点火玉８の表層部の全体に、一体に設けられている。換言すると、導電部８ｂは、絶縁凸部８ａよりも所定高さ分（＝Ｈ−Ｔ）、凹んだ状態で、点火玉８の表層部に設けられている。
【００２５】
なお、この点火玉８は、例えば次のように作製される。まず、所定種類の絶縁材料を用いて、直径Ｌを有する球体を作製する。次いで、その球体の表面に対し、切削または溶解などにより、上記の全絶縁凸部８ａを残すようにして、凹部を形成する。そして、その凹部に、蒸着またはスパッタリングにより、厚さＴを有する導電部８ｂを形成する。
【００２６】
以上のように構成された多数の点火玉８は、図１に示すように、ピストン４の上面に取り付けられたケージ９内に、互いに密着した状態で収容される。このケージ９は、例えばニッケル合金などから成り、所定長さ角（例えば５ｍｍ角）の網目状に構成され、外形が上方に凸に形成されている。また、ケージ９は、その下端部がピストン４の上面にねじ止めされることにより、ピストン４に対して着脱自在に取り付けられている。なお、図示は省略するが、ケージ９が燃焼室６内に位置するときに吸気バルブや排気バルブと干渉しないよう、それらのバルブの逃げとしての凹み部を、ケージ９の上部に形成してもよい。
【００２７】
このように、ケージ９により、多数の点火玉８がピストン４上に保持されているので、エンジン２の運転時に、ピストン４がシリンダ３内を上下方向に摺動するのに伴い、ケージ９内の多数の点火玉８が、ピストン４と一体に上下方向に移動する。したがって、エンジン２が圧縮行程から燃焼行程に移行する際には、多数の点火玉８は、ピストン４およびケージ９により、燃焼室６内に存在するように保持される。
【００２８】
図３は、ケージ９を省略し、点火プラグ７の中心電極７ａとその周囲の点火玉８を拡大して示している。エンジン２が圧縮行程から燃焼行程に移行する際に、ピストン４が上昇し、同図に示すように、多数の点火玉８のうち、点火プラグ７の中心電極７ａに接近し、その先端に最も近い点火玉８（以下「最接近点火玉８Ａ」という）と、中心電極７ａの先端との距離Ｗは、点火プラグ７に印加される所定の電圧（例えば１０〜３０ｋＶ）によって、中心電極７ａと最接近点火玉８Ａの導電部８ｂとの間で放電し、火花が生じ得るように設定されている。なお、図１（ｂ）に示すように、ピストン４が上死点に到達した場合、最接近点火玉８Ａが点火プラグ７の中心電極７ａに当たることはなく、図３の上記距離Ｗは、０．５〜１．０ｍｍになるように設定されている。
【００２９】
エンジン２が圧縮行程から燃焼行程に移行する際に、点火プラグ７に所定の電圧が印加されると、図４に示すように、点火プラグ７の中心電極７ａと最接近点火玉８Ａの導電部８ｂとの間で放電が生じる。加えて、この放電に伴い、隣り合う点火玉８、８同士の間においても、放電が生じる。具体的には、図５に示すように、一方（本例では同図の上側）の点火玉８の導電部８ｂと、他方（同図の下側）の点火玉８の導電部８ｂとの間で放電し、火花が発生する。なお、これらの隣り合う点火玉８、８同士が絶縁凸部８ａ、８ａを介して密着する場合、それらの導電部８ｂ、８ｂ間の距離は、点火時における点火プラグ７の中心電極７ａと最接近点火玉８Ａとの距離Ｗよりも小さく、例えば０．１〜０．２ｍｍとなる。
【００３０】
上述したように、多数の点火玉８の隣り合う点火玉８、８同士の間で放電が生じるので、それらの放電によって生成される多数の初期の火炎（火炎核）は、燃焼室６内において散在した状態で生じる。つまり、燃焼室６内において、多点点火が生じる。
【００３１】
図６（ａ）は、上記の多点点火による火炎伝播を示している。同図に示すように、この多点点火では、燃焼室６内において、散在した状態で生じた多数の火炎核のそれぞれの位置を中心として、未燃混合気を燃焼させながら、多数の火炎がいずれも放射状に伝播する。このような多数の火炎伝播により、燃焼室６内の混合気の燃焼が短時間で完了する。
【００３２】
これに対し、図６（ｂ）に示すような一般的な１点点火では、その点火時に点火プラグ１２の中心電極１２ａと外側電極１２ｂの間に火炎核が生じ、その位置を中心として、単一の火炎が放射状に伝播する。このため、本実施形態の多点点火に比べて、燃焼室６内の混合気の燃焼が完了するまでの時間が長くなる。つまり、このような１点点火では、燃焼室６内の混合気の燃焼速度が遅く、燃焼室６内の壁面付近でノッキングが生じやすいのに対し、本実施形態の多点点火では、１点点火の場合に比べて燃焼速度が上昇することで、ノッキングの発生前に、燃焼室６内における火炎伝播が完了、すなわち混合気の燃焼が完了するので、燃焼行程におけるノッキングの発生を確実に防止することができる。
【００３３】
また、点火装置１では、ケージ９がピストン４に着脱自在であるので、ケージ９をピストン４から取り外した状態で、ケージ９内に収容する点火玉８の数を増減することにより、エンジン２の圧縮比εを調整することが可能である。この圧縮比εは、次式（１）により算出される。
【数１】
2013024189.tif 000003
【００３４】
図７は、互いに同一の排気量ＶL（例えば４９９．３ｃｃ）のシリンダ３を有し、かつ燃焼室６の容積（燃焼室容積ＶC）が互いに異なるタイプＡおよびＢの２つのエンジン２を用いた場合において、点火装置１における点火玉８の数と、燃焼室容積ＶCおよび圧縮比εとの関係を示している。なお、タイプＡの燃焼室容積ＶC（例えば５２．６ｃｃ）は、タイプＢの燃焼室容積ＶC（例えば４０．８ｃｃ）よりも大きく設定されている。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、タイプＡおよびＢのエンジン２では、点火玉８の数が増加するに従い、その増加した体積の分、燃焼室容積ＶCがリニアに漸減する。したがって、両タイプのエンジン２の圧縮比εは、同図（ｂ）に示すように、点火玉８の数の増加に従って上昇し、また点火玉８の数が増加するほど、圧縮比εの上昇度合が高くなる。
【００３６】
次に、所定の運転条件により、本実施形態による多点点火、および一般的な１点点火を実行したときの燃焼特性の試験結果について説明する。なお、１点点火を実行したエンジンの構成は、点火プラグ７、多数の点火玉８およびケージ９を有する点火装置１に代えて、一般的な点火プラグを用いたこと以外は、多点点火を実行したエンジンと同一であり、また、両エンジンの運転条件は、下記のとおりである。
・エンジン回転数：１５００ｒｐｍ
・正味平均有効圧力：４００ｋＰａ
・空燃比：１４．７
【００３７】
図８は、多点点火および１点点火の点火時期を上死点前３５ｄｅｇとして、上記の燃焼特性試験を行ったときの試験結果であり、上死点（同図では０ｄｅｇ）を中心とする、エンジンのクランク角度に対する熱発生率の推移を示している。同図に示すように、多点点火では、１点点火に比べて、点火後の熱発生率のピークが早くなるとともにそのピーク時の熱発生率が大幅に大きくなった。また、質量燃焼割合が１０〜９０％で定義される燃焼期間（クランク角度の範囲）について、１点点火の場合は約２７ｄｅｇであるのに対し、多点点火の場合は約１１ｄｅｇであった。つまり、多点点火による燃焼期間は、１点点火の場合に比べて、大幅に短縮されることが確認された。
【００３８】
また、図９は、多点点火および１点点火がいずれも最適点火時期ＭＢＴとなるように、上記の燃焼特性試験を行ったときの試験結果であり、図８と同様、上死点を中心とする、エンジンのクランク角度に対する熱発生率の推移を示している。同図に示すように、多点点火および１点点火ではいずれも、熱発生率のピークが上死点後約５ｄｅｇ付近に位置している。また、点火時期について、１点点火の場合は上死点前約３５ｄｅｇであるのに対し、多点点火の場合は上死点前約２７ｄｅｇであった。つまり、多点点火による最適点火時期ＭＢＴは、１点点火の場合に比べて、リタードされることが確認された。
【００３９】
図１０は、多点点火および１点点火を実行したときの負荷特性の試験結果であり、エンジンの負荷を表す正味平均有効圧力ＢＭＥＰと、エンジンにおける燃焼効率を表す正味燃料消費率ＢＳＦＣとの関係を示している。なお、同図の右側の縦軸は、１点点火における最小の正味燃料消費率を０％としたときの多点点火の正味燃料消費率の偏差ΔＢＳＦＣを示している。
【００４０】
同図に示すように、１点点火の場合、正味燃料消費率は、正味平均有効圧力が低負荷から中負荷の所定値（同図のＰ１）までの間では減少し、その中負荷の所定値から高負荷までの間では増加した。これに対し、多点点火の場合、正味燃料消費率は、全負荷量域にわたって１点点火の場合よりも下回り、正味平均有効圧力が低負荷から高負荷の所定値（同図のＰ２）までの間では減少し、その高負荷の所定値以上では増加した。
【００４１】
そして、この試験結果により、多点点火では、全負荷量域において、燃焼効率が１点点火の場合よりも高くなり、特に最大の燃焼効率ＣＥが約７％上昇し、燃費の向上が確認された。また、多点点火では、高負荷領域において、ノッキングの発生が防止されるとともに、混合気の燃焼速度の上昇と相まって、トルクＴＱが約１２％向上し、出力の向上も確認された。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態の点火装置１によれば、エンジン２の点火時に、多数の点火玉８により、放電による点火が、燃焼室６内に散在した状態で生じる。これにより、エンジン２の燃焼室６内の混合気を燃焼させる際に、１点点火による場合に比べて混合気の着火性を高めることができるとともに、従来の点火装置に比べて混合気の燃焼速度を上昇させることができ、それにより、エンジン２の出力および燃費を向上させることができる。また、点火玉８として、絶縁凸部８ａおよび導電部８ｂを表面に有する球状のものを採用することにより、隣り合う点火玉８、８同士の導電部８ｂ、８ｂ間に、放電用の隙間を確保でき、それらの点火玉８、８の間で、放電による点火を容易に実現することができる。さらに、ケージ９内に収容される点火玉８の数を調整するだけで、エンジン２の圧縮比εの調整を容易に行うことができる。
【００４３】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。実施形態では、多数の点火玉８をケージ９内に単純に収容するようにしたが、例えば、これらの点火玉８を、絶縁凸部８ａを介して互いに接合した状態で、一体に構成してもよい。この場合には、ケージ９内において、各点火玉８が個別に移動することがなく、それにより、エンジン２の運転中において、点火玉８同士が衝突することなどによる騒音の発生を防止することができる。また、実施形態では、多数の点火玉８をピストン４側に設けたが、これに代えて、多数の点火玉８を、シリンダヘッド５側に固定し、常時、燃焼室６内に存在するようにしてもよい。さらに、実施形態では、点火玉８を作製する場合、絶縁材料からなる球体の表面において、絶縁凸部８ａ以外の部分に導電部８ｂを形成したが、逆に、導電材料からなる球体を作製し、その表面に、絶縁材料からなる多数の絶縁凸部８ａを溶射などによって設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、実施形態では、点火玉８を球状に形成したが、点火玉８の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、楕円球や俵型、正多面体などの形状を採用することも可能である。さらに、ケージ９の構成材料や形状については、多数の点火玉８をピストン４上に保持し、かつ点火時に点火玉８、８同士の間で火花放電を生じさせ得るものであれば、種々の材料および形状を採用することが可能である。
【００４５】
また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途のエンジン、例えばクランク軸を鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進機用エンジンなどにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１    点火装置
２    内燃機関
３    シリンダ
４    ピストン
５    シリンダヘッド
６    燃焼室
７    点火プラグ
７ａ  中心電極（電極）
８    点火玉（点火用部材）
８ａ  絶縁凸部（絶縁部）
８ｂ  導電部
９    ケージ（保持手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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